DE602004003316T2 - Membranpumpe für Kühlluft - Google Patents

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    • F04B45/04Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
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    • F04B45/047Pumps having electric drive

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membranluftpumpe und insbesondere eine durch eine Quarzzelle angetriebene Kompakt-Membranpumpe.
  • Im Allgemeinen wird eine Luftzuführvorrichtung, wie zum Beispiel eine Luftpumpe, verwendet, um eine bestimmte Menge von Luft zu einer kompakten elektronischen Vorrichtung oder zu einem kompakten elektronischen Gerät zuzuführen.
  • Mit der zunehmenden Integration von Transistoren in kompakte elektronische Vorrichtungen oder Geräte können mikroelektronische Teile aufgrund der in der elektronischen Vorrichtung oder in dem elektronischen Gerät erzeugten Wärme ausfallen oder beschädigt werden. Daher wird das Problem des Kühlens mikroelektronischer Teile zu einer wichtigen Problemstellung bei elektronischen Geräten, die solche mikroelektronischen Teile verwenden.
  • Insbesondere muss, wenn eine Brennstoffzelle als Energiequelle für ein tragbares Gerät verwendet wird, Sauerstoff für chemische Reaktion zugeführt werden.
  • Mit der kompakteren Auslegung von elektronischen Geräten müssen Kühlvorrichtungen zum Kühlen von Chips in denselben zusätzlich ein kleineres Raumvolumen einnehmen und gleichzeitig weniger Leistung verbrauchen. Darüber hinaus sollen die genannten Kühlvorrichtungen Kühlleistung mit einem hohen Wirkungsgrad erbringen und gleichzeitig geräuscharm arbeiten sowie eine hohe Betriebszuverlässigkeit aufweisen.
  • Eine herkömmliche Luftzuführvorrichtung, die in einer kompakten elektronischen Vorrichtung oder in einem kompakten elektronischen Gerät verwendet wird, ist als Drehlüfter-Einbauvorrichtung ausgelegt oder als externe Kühlrippen-Vorrichtung, um Wärmeleitung oder Luftkonvektion zu ermöglichen, um das gewünschte Kühlen oder die Lüftzuführung zu erzielen.
  • Die Kühlvorrichtung beziehungsweise die Luftzuführvorrichtung für eine Brennstoffzelle der oben genannten Ausführungen kann jedoch aufgrund des Laufens eines Drehlüfters sowie aufgrund der Tatsache, dass sie ein vorgegebenes Raumvolumen für sich selbst einnimmt, Geräusch erzeugen, und sie wird bei der Miniaturisierung einer elektronischen Vorrichtung oder eines elektronischen Gerätes Grenzen setzen.
  • Weiterhin ist es bei Berücksichtigung eines Aspektes der Kühlleistung des Drehlüfters und der Rippe schwierig, eine für eine elektronische Vorrichtung oder für ein elektronisches Gerät benötigte Kühlleistung zu erzielen. Insbesondere ist in dem Fall der Kühlvorrichtung mit Drehlüfter der Leistungsverbrauch sehr hoch.
  • Da weiterhin die meisten der vorhandenen Luftpumpen für Luftzuführung von großer Größe und großem Volumen sind und übermäßige Geräuschbildung aufweisen, ist es schwierig, diese in tragbaren Geräten anzuwenden, die Miniaturisierung erfordern.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Membranluftpumpe bereitgestellt, die umfasst: einen Pumpenarbeitsraum, wobei Fluid in den Pumpenarbeitsraum einströmt und danach aus dem Pumpenarbeitsraum ausströmt; eine Membran, die in dem Pumpenarbeitsraum bereitgestellt wird; wobei die Membran mit einer zentralen Öffnung oder mit mehreren zentralen Öffnungen mit zentralen Rückschlagventilen in den zentralen Öffnungen ausgebildet wird; und wobei eine piezoelektrische Schiene oder mehrere piezoelektrische Schienen jeweils mit einer Seite der Membran verbunden ist oder sind, wobei elektrische Leistung an die piezoelektrischen Schienen angelegt wird und wobei Fluid zu einem zu kühlenden Teil zugeführt wird, wenn die piezoelektrischen Schienen schwingen.
  • Der Pumpenarbeitsraum kann umfassen: ein oberes Gehäuse, das mit einer Einlassöffnung oder mit mehreren Einlassöffnungen ausgebildet wird, durch die das Fluid in das obere (Gehäuse strömt; und ein unteres Gehäuse, das mit einer Auslassöffnung oder mit mehreren Auslassöffnungen ausgebildet wird, durch die das Fluid von dem oberen Gehäuse in das untere Gehäuse und aus dem unteren Gehäuse strömt, nachdem es mit dem zu kühlenden Teil in Kontakt gekommen ist.
  • Die Einlassöffnungen können mit Einlass-Rückschlagventilen zum Steuern externen Fluids, um in das obere (Gehäuse zu strömen, versehen werden.
  • In einem Ausführungsbeispiel kann die Membran zwischen dem oberen Gehäuse und dem unteren Gehäuse bereitgestellt werden, und die zentralen Rückschlagventile sind in der Lage, das Fluid in dem oberen Gehäuse zu steuern, um in das untere Gehäuse zu strömen.
  • Das untere Gehäuse kann mit Schlitzen zum Installieren der piezoelektrischen Schienen versehen werden.
  • Zwei Schlitze und zwei piezoelektrische Schienen können bereitgestellt werden.
  • Die Einlassöffnungen können in dem Oberteil des oberen Gehäuses oder in Seitenwänden des unteren Gehäuses ausgebildet werden.
  • Die Seitenwände des oberen Gehäuses können mit Seitenöffnungen ausgebildet werden, in denen seitliche Rückschlagventile installiert werden, und die Öffnungen in dem oberen Gehäuse können ebenfalls als Diffusoren oder als Düsen ausgebildet werden.
  • Die vorliegende Erfindung stellt somit eine Membranluftpumpe bereit, die in dem Aufbau verbessert ist, um Luft zuzuführen, um die kompakten elektronischen Vorrichtungen zu kühlen oder um Luft zu einem vorgegebenen Raum zuzuführen.
  • Die oben genannten Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die entsprechenden Zeichnungen besser verständlich werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
  • 1 ist eine Schnittdarstellung einer Membranluftpumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine perspektivische Darstellung der in 1 gezeigten Membranluftpumpe.
  • 3 ist eine Draufsicht der in den 1 und 2 gezeigten Membran mit piezoelektrischen Schienen.
  • Die 4A und 4B veranschaulichen den Betrieb der in den 1 und 2 gezeigten Membranluftpumpe.
  • Die 5 und 6 sind Schnittdarstellungen der Membranluftpumpen des zweiten und des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • In diesen Figuren beziehen sich die Verweisziffern jeweils auf die Merkmale und die Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • Membranluftpumpen gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden im Detail unter Bezugnahme auf die anhängenden Figuren beschrieben. 1 ist eine Schnittdarstellung einer Membranluftpumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine perspektivische Darstellung der in 1 gezeigten Membranluftpumpe. 3 ist eine Draufsicht der in den 1 und 2 gezeigten Membran mit den piezoelektrischen Schienen.
  • Unter Bezugnahme auf diese Zeichnungen umfasst die Membranluftpumpe 50 im Allgemeinen einen Pumpenarbeitsraum 40, eine Membran 25, die in dem Pumpenarbeitsraum 40 angeordnet ist, sowie eine piezoelektrische Schiene oder mehrere piezoelektrische Schienen 11.
  • Der Pumpenarbeitsraum 40 stellt ein Aussehen der Membranluftpumpe 50 bereit, und externes Fluid, wie zum Beispiel Lift, strömt in den Pumpenarbeitsraum 40 hinein und aus diesem heraus. Zusätzlich umfasst der Pumpenarbeitsraum 40 ein oberes Gehäuse 10 und ein unteres Gehäuse 20.
  • In dem Oberteil des oberen Gehäuses 10 wird eine Einlassöffnung beziehungsweise werden mehrere Einlassöffnungen 14 ausgebildet, durch die Fluid in das obere Gehäuse 10 strömt.
  • Das untere Gehäuse 20 greift in das obere Gehäuse 10 ein, und eine Auslassöffnung oder mehrere Auslassöffnungen 21 wird oder werden in den Seitenwänden des unteren Gehäuses 20 ausgebildet. Nachdem das Fluid in das obere Gehäuse 10 geströmt ist, wird es mit einem zu kühlenden Teil 30 in Kontakt gebracht und kühlt dieses und strömt danach durch die Auslassöffnungen 21 hinaus. Hierbei kann das zu kühlende Teil 30 ein Luftzuführungsabschnitt für eine Brennstoffzelle (nicht gezeigt) sein.
  • Zusätzlich ist ein Einlass-Rückschlagventil 13 in einer jeden Einlassöffnung 14 installiert, um das Fluid zu steuern, um so in eine Richtung zu strömen, dass externes Fluid nur in das obere Gehäuse 10 strömt, und verhindert, dass das Fluid in dem oberen Gehäuse 10 durch die Einlassöffnungen 14 hinaus strömt. Und das untere Gehäuse 20 ist mit Schlitzen zum Installieren der piezoelektrischen Schienen 11 ausgebildet.
  • In einem beispielhaften Aisführungsbeispiel werden zwei piezoelektrische Schienen 11 und zwei Schlitze 26 bereitgestellt, um Schwingung auf gegenüberliegende Seiten der Membran 25 aufzubringen.
  • Die Membran 25 wird in dem Pumpenarbeitsraum 40 angeordnet. Insbesondere wird die Membran 25 zwischen dem oberen Gehäuse 10 und dem unteren Gehäuse 20 angeordnet, und die Membran 25 wird mit einer zentralen Öffnung oder mit mehreren zentralen Öffnungen 22 ausgebildet.
  • Ein zentrales Rückschlagventil 23 wird in einer jeden zentralen Öffnung 22 bereitgestellt, um den Strom des Fluids so zu steuern, dass das Fluid in dem oberen Gehäuse 10 nur in das untere Gehäuse 20 strömt und gehindert wird, zurück in das obere Gehäuse 10 zu strömen.
  • Zusätzlich werden die zentralen Rückschlagventile 23 und die Einlass-Rückschlagventile 13 aus einer flexiblen Membran ausgebildet, und sie öffnen beziehungsweise schließen in Abhängigkeit von dem Differenzdruck zwischen dem oberen Gehäuse 10 und dem unteren Gehäuse 20.
  • Eine piezoelektrische Schiene 11 ist mittels eines Klebstoffes an einer Seite der Membran 25 befestigt, und wenn elektrische Leistung von außerhalb der Membranpumpe 50 an die piezoelektrischen Schienen 11 angelegt wird, schwingen die piezoelektrischen Schienen 11. Hierbei wird die Membran 25 mit einem Spalt 16 von den Verbindungsteilen 12 zwischen den piezoelektrischen Schienen 11 mit der Membran 25 beabstandet ausgebildet.
  • Der Betrieb der Membranluftpumpe 50 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 4A und 4B beschrieben werden. Die 4A zeigt den Strom von Fluid, wenn sich die piezoelektrischen Schienen 11 zu dem zu kühlenden Teil 30 hin bewegen, und die 4B zeigt den Strom von Fluid, wenn sich die piezoelektrischen Schienen 11 von dem zu kühlenden Teil 30 weg bewegen.
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird Spannung an die piezoelektrischen Schienen 11 der Membranluftpumpe 50 angelegt. Die angelegte Spannung ist eine Wechselspannung, und wenn sie angelegt wird, schwingen die piezoelektrischen Schienen 11 nach unten und oben.
  • Wenn externe Kraft auf die piezoelektrischen Schienen 11 aufgebracht wird, erzeugen die Schienen elektrische Energie (zum Beispiel Spannung) entsprechend der externen Kraft, das heißt mechanische Kraft, wohingegen die Schienen mechanische Energie erzeugen, wenn elektrische Energie an die piezoelektrischen Schienen 11 angelegt wird. Hierbei weisen die piezoelektrischen Schienen 11 das einzigartige Merkmal auf, dass sie schwingen, wenn die angelegte elektrische Energie eine Wechselspannung ist.
  • Wenn Wechselspannung an die piezoelektrischen Schienen 11 auf diese Weise angelegt wird, schwingen die piezoelektrischen Schienen 11, jedoch ist ein Ende einer jeden piezoelektrischen Schiene 11 vollständig in den Schlitzen 26 des Pumpenarbeitsraumes 40 befestigt. Daher wird das andere Ende einer jeden piezoelektrischen Schiene 11 nach oben und unten schwingen. Diese Schwingung weist eine größte Amplitude auf, wenn die Frequenz der Wechselspannung und die Eigenfrequenz der piezoelektrischen Schienen 11 gleich sind.
  • Wenn die piezoelektrischen Schienen 11 auf diese Weise nach oben und unten schwingen, schwingt auch die Membran 25, die mittels eines Klebstoffes an den piezoelektrischen Schienen 11 befestigt ist. Da die Membran nicht an dem Pumpenarbeitsraum 40 befestigt ist, sondern lediglich an der Membran 25 befestigt ist, wird ihre Verschiebung weitaus größer sein als die der feststehenden Ausführung.
  • Es wird der Fall beschrieben, bei dem die piezoelektrischen Schienen 11 in der durch die Pfeile A angedeuteten Richtung schwingen, das heißt von dem Pumpenarbeitsraum 40 nach unten. Hierbei schwingt die Membran 25 ebenfalls in der durch den Pfeil B angedeuteten Richtung, das heißt von dem Pumpenarbeitsraum 40 nach unten.
  • In diesem Fall wird der Druck P1 des Fluids in dem oberen Gehäuse 10 größer, so dass die zentralen Rückschlagventile 23 aufgrund dieses Differenzdruckes geschlossen werden. Das Fluid in dem unteren Gehäuse 20 wird in Kontakt mit dem zu kühlenden Teil 30 gebracht und kühlt dieses beziehungsweise führt erforderliches Fluid, wie zum Beispiel Luft, zu dem zu kühlenden Teil 30 zu.
  • Da der Druck P2 in dem oberen Gehäuse 10 zu der gleichen Zeit niedriger ist als der Umgebungsdruck P3 des Pumpenarbeitsraumes 40, strömt das den Pumpenarbeitsraum 40 umgebende Fluid durch die Einlassöffnungen 14 in das obere Gehäuse 10, und die Einlass-Rückschlagventile 13 werden geöffnet.
  • Gleichzeitig strömt das Fluid in dem unteren Gehäuse 20 durch die Auslassöffnungen 21 aus dem Pumpenarbeitsraum 40.
  • Nunmehr wird der Fall beschrieben werden, bei dem die piezoelektrischen Schienen 11 in der durch die Pfeile C angedeuteten Richtung schwingen, das heißt von dem Pumpenarbeitsraum 40 nach oben. Hierbei bewegt sich die Membran 25 ebenfalls in der durch den Pfeil D angedeuteten Richtung, das heißt von dem Pumpenarbeitsraum 40 nach oben.
  • In diesem Fall wird der Druck P1 des Fluids in dem unteren Gehäuse 20 niedriger als der des Fluids in dem oberen Gehäuse 10, so dass die zentralen Rückschlagventile 23 aufgrund dieses Differenzdruckes geöffnet werden.
  • Da gleichzeitig der Druck P2 in dem oberen Gehäuse 10 größer ist als der Umgebungsdruck P3 außerhalb des Pumpenarbeitsraumes 40, werden die Einlass-Rückschlagventile 13 geschlossen.
  • Daher strömt das Fluid, das wie in 4A gezeigt in das obere Gehäuse geströmt ist, durch die in der Membran 25 ausgebildeten zentralen Öffnungen 22 in das untere Gehäuse 20. Und da der Druck P1 des Fluids in dem unteren Gehäuse 20 niedriger ist als der Umgebungsdruck P3 des Pumpenarbeitsraumes 40, kann die Umgebungsluft teilweise durch die Auslassöffnungen 21 in das untere Gehäuse 20 strömen.
  • Da die piezoelektrischen Schienen 11 auf diese Weise nach oben und unten schwingen, schwingt auch die Membran 25, wobei sie eine gewisse Menge von Fluid, wie zum Beispiel Luft, zu dem zu kühlenden Teil 30 zuführen kann, wodurch sie Kühlen oder Zuführen einer gewissen Menge von Luft zu dem zu kühlenden Teil 30 ausführen kann.
  • Da die Membran 25 mit den piezoelektrischen Schienen 11 verbunden ist und nicht direkt an dem Pumpenarbeitsraum befestigt ist und da weiterhin Zwischenräume 16 mit einem vorgegebenen Abstand zwischen den piezoelektrischen Schienen 11 und der Membran 25 ausgebildet werden, nimmt die Membran 25 im Allgemeinen eine Form des Schwebens in dem Pumpenarbeitsraum 40 an, wobei die Volumenänderungsraten des Fluids in dem oberen Gehäuse 10 und dem unteren Gehäuse 20 stark erhöht werden.
  • Da infolgedessen der Differenzdruck | P1 – P2 |, der durch die Schwingung der Membran 25 verursacht wird, erhöht wird, ist es möglich, eine Luftpumpe eines größeren Wirkungsgrades mit einem kleineren Volumen und einem einfacheren Aufbau zu realisieren.
  • Zusätzlich wird die Menge von Luft, die von der Membran 25 zu einem Luftzuführungsabschnitt einer Brennstoffzelle (nicht gezeigt) oder zu einem zu kühlenden Teil 30 zugeführt wird, in Abhängigkeit von der Schwingungsamplitude in den Richtungen A und C der piezoelektrischen Schienen 11 verändert. Demzufolge wird sie auch mit der Frequenz der angelegten Spannung verändert. Daher ist es möglich, die Menge der zu dem zu kühlenden Teil 30 zugeführten Luft aktiv anzupassen, indem die angelegte Spannung entsprechend der für das zu kühlende Teil 30 benötigten Luftmenge verändert wird.
  • Die 5 und 6 veranschaulichen das zweite und das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Unter Bezugnahme auf 5 werden die gegenüberliegenden Seitenwände des oberen Gehäuses 10 mit Seitenöffnungen 17 ausgebildet. Eine jede Seitenöffnung 17 ist mit einem Seiten-Rückschlagventil 18 versehen. Diese Seiten-Rückschlagventile 18 steuern den Strom von Fluid so, dass das Fluid lediglich in das obere Gehäuse 10 analog zu den oben genannten Einlass-Rückschlagventilen 13 strömt. Der Betrieb und der Aufbau der Membranluftpumpe sind ähnlich denen der in den 1 bis 4B gezeigten Membranluftpumpe, mit der Ausnahme, dass die Seiten-Rückschlagventile 18 in den Seitenöffnungen 17 bereitgestellt werden.
  • Da die Seitenrückschlagventile 18 und die Einlass-Rückschlagventile 13 in dem oberen Gehäuse 10 ausgebildet werden, wird die Menge von in den Pumpenarbeitsraum 40 strömender Luft im Vergleich zu der in den 1 bis 4B gezeigten Membranluftpumpe 50 erhöht.
  • 6 veranschaulicht eine Ausführung einer Membranluftpumpe, bei der Einlassdiffusoren 33, Seitendiffusoren 35 und Aunlassdiffusoren 37 anstelle der in 5 gezeigten Rückschlagventile 13, 18 und Auslassöffnungen 21 bereitgestellt werden. Die Diffusoren 33, 35, 37 lassen das Fluid weiterhin durch einen Differenzdruck lediglich in einer Richtung strömen. In dem Fall der Einlassdiffusoren 33 ist das Einströmen des Fluids in das obere Gehäuse 10 zum Beispiel relativ leicht, wenn der Druck in den engen Teilen 33a der Diffusoren größer ist als der in den weiten Teilen 33b der Diffusoren. Da demzufolge die Menge von durch die Einlassdiffusoren 33 von außerhalb des Pumpenarbeitsraumes 40 in das obere Gehäuse 10 strömenden Fluids relativ größer ist als der des aus den Einlassdiffusoren 33 strömenden Fluids, dienen die Einlassdiffusoren 33 als eine Art von Einwegrückschlagventilen.
  • In diesem Ausführungsbeispiel sind der Betrieb und die Ausführung der Membranluftpumpe ähnlich denen der in den 1 bis 4B gezeigten Membranluftpumpe, mit der Ausnahme, dass die Diffusoren 33, 35, 37 eingesetzt werden.
  • Da eine Membranluftpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu einer Luftpumpe zum Zuführen von Sauerstoff, die in einer herkömmlichen Lüfter-Kühlvorrichtung oder einer Brennstoffzelle verwendet wird, eine Membran verwendet, um Luft zuzuführen beziehungsweise um einen vorgegebenen Raum zu kühlen, ist es möglich, Geräuschbildung und Leistungsverbrauch zu reduzieren.
  • Da vorhandene Luftpumpen darüber hinaus eine große Größe und ein großes Volumen sowie übermäßige Geräuschbildung aufweisen, sind sie nicht geeignet für tragbare Geräte, die Miniaturisierung erfordern. Da eine Membranluftpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch aktiv die Strömungsgeschwindigkeit von Luft einstellen kann, indem die angelegte Spannung verändert wird, und wenig Geräusch erzeugt, ist es möglich, die Membranluftpumpe als ein Luftzuführungssystem für eine Brennstoffzelle einzusetzen, die Sauerstoff für chemische Reaktion benötigt.
  • Wie weiter oben beschrieben wurde, werden gemäß der vorliegenden Erfindung die Volumenänderungsraten eines oberen Gehäuses und eines unteren Gehäuses erhöht, wodurch der durch die Schwingung einer Membran verursachte Differenzdruck erhöht wird. Daher ist es möglich, eine Luftpumpe eines größeren Wirkungsgrades mit einem kleineren Volumen und einem einfacheren Aufbau zu realisieren.
  • Darüber hinaus kann diese Luftpumpe aktiv die Luftmenge oder das Fluid entsprechend den Anwendungsanforderungen einstellen, und es ist möglich, Geräuschbildung und Leistungsverbrauch im Vergleich zu einer herkömmlichen Lüfter-Kühlvorrichtung oder zu vorhandenen Luftpumpen zu reduzieren.
  • Da es weiterhin möglich ist, eine ausreichende Luftströmungsgeschwindigkeit für eine Brennstoffzelle bereitzustellen, ist es möglich, die Membranluftpumpe als ein luftseitiges Brennstoffzuführsystem zu verwenden.
  • Wenngleich die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, um das Prinzip der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Es wird erkennbar sein, dass der Durchschnittsfachmann verschiedene Modifikationen und Änderungen vornehmen kann, ohne dadurch von dem Erfindungsbereich gemäß Definition in den anhängenden Patentansprüchen abzuweichen. Daher soll gelten, dass die genannten Modifikationen, Änderungen und Gleichwertiges in dem Erfindungsbereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sein sollen.

Claims (13)

  1. Membranluftpumpe (50) zum Kühlen eines Teiles, die umfasst: einen Pumpenarbeitsraum (40), der so angeordnet ist, dass Fluid in den Pumpenarbeitsraum einströmen und danach aus dem Pumpenarbeitsraum ausströmen kann; eine Membran (25), die in dem Pumpenarbeitsraum (40) bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (25) eine zentrale Öffnung oder mehrere zentrale Öffnungen (22) sowie ein zentrales Rückschlagventil oder mehrere zentrale Rückschlagventile (23) in den zentralen Öffnungen (22) aufweist; und dass eine piezoelektrische Schiene oder mehrere piezoelektrische Schienen (11) jeweils mit einer Seite der Membran (25) verbunden ist oder sind und so angeordnet ist oder sind, dass elektrische Leistung an die piezoelektrischen Schienen (11) angelegt werden kann, wobei das Fluid zu dem zu kühlenden Teil zugeführt wird, wenn die piezoelektrischen Schienen (11) schwingen.
  2. Membranluftpumpe nach Anspruch 1, wobei der Pumpenarbeitsraum (40) umfasst: ein oberes Gehäuse (10), das eine Einlassöffnung oder mehrere Einlassöffnungen (14) umfasst, durch die das Fluid in das obere Gehäuse (10) strömt; und ein unteres Gehäuse (20), das eine Auslassöffnung oder mehrere Auslassöffnungen (21) umfasst, durch die das Fluid, nachdem es in das obere Gehäuse (10) geströmt ist, aus dem unteren Gehäuse (20) strömt, nachdem es mit dem zu kühlenden Teil in Kontakt gekommen ist.
  3. Membranluftpumpe nach Anspruch 2, wobei die Einlassöffnungen (14) mit Einlass-Rückschlagventilen (13) zum Steuern von externem Fluid, um in das obere Gehäuse einzuströmen, versehen sind.
  4. Membranluftpumpe nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei die Membran (25) zwischen dem oberen Gehäuse (10) und dem unteren Gehäuse (20) angeordnet ist und wobei die zentralen Rückschlagventile (23) betriebsfähig sind, um das Fluid in dem oberen Gehäuse (10) zu steuern, um in das untere Gehäuse (20) zu strömen.
  5. Membranluftpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Membran (25) mit Teilen der piezoelektrischen Schienen (11) verbunden ist, jedoch nicht an dem unteren Gehäuse (20) des Pumpenarbeitsraumes (40) befestigt ist.
  6. Membranluftpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das untere Gehäuse (20) Schlitze (26) zum Installieren der piezoelektrischen Schienen (11) umfasst.
  7. Membranluftpumpe nach Anspruch 6, wobei zwei Schlitze (26) und zwei piezoelektrische Schienen (11) bereitgestellt werden.
  8. Membranluftpumpe nach Anspruch 7, wobei eine Seite der beiden piezoelektrischen Schienen (11) jeweils an dem unteren Gehäuse (20) des Pumpenarbeitsraumes (40) befestigt ist.
  9. Membranluftpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die beiden piezoelektrischen Schienen (11) Quarzzellen umfassen.
  10. Membranluftpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die Einlassöffnungen (14) in dem oberen Teil des oberen Gehäuses (10) angeordnet sind.
  11. Membranluftpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei die Auslassöffnungen (21) in den Seitenwänden des unteren Gehäuses (20) angeordnet sind.
  12. Membranluftpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei Seitenwände des oberen Gehäuses (10) Seitenöffnungen (17) umfassen, wobei Seiten-Rückschlagventile (18) in den Seitenöffnungen (17) installiert sind.
  13. Membranluftpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei die Einlassöffnungen (14) und die Auslassöffnungen (21) Diffusoren (33, 35,37) umfassen.
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Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN03157069 2003-09-12
CNB031570690A CN100427759C (zh) 2003-09-12 2003-09-12 双压电梁驱动的膜片气泵
KR2004051674 2004-07-02
KR1020040051674A KR100594802B1 (ko) 2003-09-12 2004-07-02 다이어프램 에어펌프

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE602004003316D1 DE602004003316D1 (de) 2007-01-04
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Country Status (4)

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US (1) US7553135B2 (de)
EP (1) EP1515043B1 (de)
JP (1) JP4057001B2 (de)
DE (1) DE602004003316T2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008004147A1 (de) * 2008-01-14 2009-07-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Mikropumpe und Verfahren zum Pumpen eines Fluids
DE102008038549A1 (de) * 2008-08-20 2010-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Erzeugung eines Luftstroms mittels Ultraschall

Families Citing this family (73)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7553295B2 (en) 2002-06-17 2009-06-30 Iradimed Corporation Liquid infusion apparatus
EP1746957A4 (de) 2004-05-07 2009-04-01 Ardica Technologies Inc Verfahren zur kontrolle der körpertemperatur mit einer elektrochemischen vorrichtung unter bereitstellung von bedarfsweisem strom für eine elektrische vorrichtung
US7397164B1 (en) * 2004-08-06 2008-07-08 Apple Inc. Substantially noiseless cooling device for electronic devices
BRPI0516425A (pt) * 2004-12-23 2008-09-02 Submachine Corp dispositivo de transferência de energia de acionamento de reação
JP4887652B2 (ja) * 2005-04-21 2012-02-29 ソニー株式会社 噴流発生装置及び電子機器
EP1722412B1 (de) * 2005-05-02 2012-08-29 Sony Corporation Sprühstrahlvorrichtung mit entsprechendem elektronischen Gerät
US20070036711A1 (en) * 2005-08-11 2007-02-15 Ardica Technologies Inc. Hydrogen generator
US8187758B2 (en) 2005-08-11 2012-05-29 Ardica Technologies Inc. Fuel cell apparatus with a split pump
US8308452B2 (en) * 2005-09-09 2012-11-13 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Dual chamber valveless MEMS micropump
CA2645321A1 (en) * 2006-03-07 2007-09-13 Influent Corp. Fluidic energy transfer devices
TW200839495A (en) * 2007-03-30 2008-10-01 Cooler Master Co Ltd Structure of water cooling head
JP2008274929A (ja) * 2007-03-30 2008-11-13 Sanyo Electric Co Ltd 流体移送装置及びこれを具えた燃料電池
WO2008129829A1 (ja) * 2007-03-30 2008-10-30 Daikin Industries, Ltd. 送風ファン
WO2008126377A1 (ja) * 2007-03-30 2008-10-23 Daikin Industries, Ltd. 空気熱交換ユニット及び熱交換モジュール
TW200847901A (en) * 2007-05-18 2008-12-01 Cooler Master Co Ltd Water-cooling heat-dissipation system
US8105282B2 (en) 2007-07-13 2012-01-31 Iradimed Corporation System and method for communication with an infusion device
JP2009185800A (ja) * 2008-01-09 2009-08-20 Star Micronics Co Ltd ダイヤフラム式エアポンプ
CA2713022A1 (en) * 2008-01-29 2009-08-06 Ardica Technologies, Inc. A system for purging non-fuel material from fuel cell anodes
US9034531B2 (en) * 2008-01-29 2015-05-19 Ardica Technologies, Inc. Controller for fuel cell operation
EP3073114B1 (de) * 2008-06-03 2018-07-25 Murata Manufacturing Co., Ltd. Piezoelektrisches mikrogebläse
US8808410B2 (en) 2009-07-23 2014-08-19 Intelligent Energy Limited Hydrogen generator and product conditioning method
US8741004B2 (en) 2009-07-23 2014-06-03 Intelligent Energy Limited Cartridge for controlled production of hydrogen
JP5316644B2 (ja) * 2009-10-01 2013-10-16 株式会社村田製作所 圧電マイクロブロア
US20130039787A1 (en) * 2010-02-04 2013-02-14 Influent Corporation Energy transfer fluid diaphragm and device
US20120012286A1 (en) * 2010-07-13 2012-01-19 Alcatel-Lucent Usa Inc. Air jet active heat sink apparatus
US8940458B2 (en) 2010-10-20 2015-01-27 Intelligent Energy Limited Fuel supply for a fuel cell
WO2012058687A2 (en) 2010-10-29 2012-05-03 Ardica Technologies Pump assembly for a fuel cell system
US20120170216A1 (en) * 2011-01-04 2012-07-05 General Electric Company Synthetic jet packaging
KR101275361B1 (ko) * 2011-05-26 2013-06-17 삼성전기주식회사 압전 방식의 냉각 장치
JP5682513B2 (ja) * 2011-09-06 2015-03-11 株式会社村田製作所 流体制御装置
JP5900155B2 (ja) * 2011-09-06 2016-04-06 株式会社村田製作所 流体制御装置
JP5533823B2 (ja) * 2011-09-06 2014-06-25 株式会社村田製作所 流体制御装置
US9169976B2 (en) 2011-11-21 2015-10-27 Ardica Technologies, Inc. Method of manufacture of a metal hydride fuel supply
CN104136777A (zh) * 2012-02-10 2014-11-05 凯希特许有限公司 用于调节盘泵系统的温度的系统和方法
JP5093543B1 (ja) 2012-02-15 2012-12-12 独立行政法人情報通信研究機構 嗅覚ディスプレイ
US9127665B2 (en) * 2012-03-07 2015-09-08 Kci Licensing, Inc. Disc pump with advanced actuator
TWI475180B (zh) 2012-05-31 2015-03-01 Ind Tech Res Inst 合成噴流裝置
DE102012210127B4 (de) * 2012-06-15 2014-02-06 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Erzeugen eines Luftstroms sowie Anordnung
KR20150128939A (ko) 2013-03-14 2015-11-18 제네럴 일렉트릭 컴퍼니 저 공명 음향 합성 제트 구조체
GB201322103D0 (en) * 2013-12-13 2014-01-29 The Technology Partnership Plc Fluid pump
US9645618B2 (en) * 2014-07-31 2017-05-09 Google Technology Holdings LLC Skin oscillation convective cooling
WO2016032463A1 (en) 2014-08-27 2016-03-03 Ge Aviation Systems Llc Airflow generator
KR20160027687A (ko) * 2014-09-02 2016-03-10 삼성전자주식회사 전면 송풍방식 공기조화장치
US10045461B1 (en) * 2014-09-30 2018-08-07 Apple Inc. Electronic device with diaphragm cooling
US10744295B2 (en) 2015-01-13 2020-08-18 ResMed Pty Ltd Respiratory therapy apparatus
US10119532B2 (en) * 2015-02-16 2018-11-06 Hamilton Sundstrand Corporation System and method for cooling electrical components using an electroactive polymer actuator
JP6319517B2 (ja) * 2015-06-11 2018-05-09 株式会社村田製作所 ポンプ
KR101704571B1 (ko) * 2015-09-21 2017-02-08 현대자동차주식회사 배터리 냉각 장치
CN106733310B (zh) * 2015-11-20 2019-03-22 英业达科技有限公司 合成射流器
CN105508209B (zh) * 2016-03-04 2017-07-25 青岛农业大学 大流量阻流体无阀压电泵
US10438868B2 (en) * 2017-02-20 2019-10-08 Microjet Technology Co., Ltd. Air-cooling heat dissipation device
TWI652408B (zh) * 2017-09-15 2019-03-01 研能科技股份有限公司 氣體輸送裝置
CN109899327B (zh) * 2017-12-07 2021-09-21 昆山纬绩资通有限公司 气流产生装置
US11268506B2 (en) 2017-12-22 2022-03-08 Iradimed Corporation Fluid pumps for use in MRI environment
EP3751141B1 (de) * 2018-05-31 2023-09-20 Murata Manufacturing Co., Ltd. Pumpe
US11464140B2 (en) * 2019-12-06 2022-10-04 Frore Systems Inc. Centrally anchored MEMS-based active cooling systems
US10788034B2 (en) 2018-08-10 2020-09-29 Frore Systems Inc. Mobile phone and other compute device cooling architecture
US10487817B1 (en) * 2018-11-02 2019-11-26 Baoxiang Shan Methods for creating an undulating structure
CN109772223B (zh) * 2019-03-01 2021-02-26 浙江师范大学 一种流体混合器
CN109772225B (zh) * 2019-03-01 2021-03-12 浙江师范大学 一种多级流体混合器
US11540417B2 (en) * 2019-08-14 2022-12-27 AAC Technologies Pte. Ltd. Sounding device and mobile terminal
US11802554B2 (en) * 2019-10-30 2023-10-31 Frore Systems Inc. MEMS-based airflow system having a vibrating fan element arrangement
US11510341B2 (en) 2019-12-06 2022-11-22 Frore Systems Inc. Engineered actuators usable in MEMs active cooling devices
US11796262B2 (en) 2019-12-06 2023-10-24 Frore Systems Inc. Top chamber cavities for center-pinned actuators
US20210183739A1 (en) * 2019-12-17 2021-06-17 Frore Systems Inc. Airflow control in active cooling systems
CN111779656B (zh) * 2020-06-17 2022-05-10 长春大学 一种双摆式压电风机
US11956921B1 (en) * 2020-08-28 2024-04-09 Frore Systems Inc. Support structure designs for MEMS-based active cooling
CN112177903A (zh) * 2020-09-29 2021-01-05 长春工业大学 一种矩形腔柔性膜双振子无阀压电泵
CN116325139A (zh) 2020-10-02 2023-06-23 福珞尔系统公司 主动式热沉
CN112588221B (zh) * 2020-12-22 2022-03-01 哈尔滨工业大学 一种组合式隔膜驱动微流控反应系统
WO2022187160A1 (en) * 2021-03-02 2022-09-09 Frore Systems Inc. Exhaust blending for piezoelectric cooling systems
WO2022187158A1 (en) * 2021-03-02 2022-09-09 Frore Systems Inc. Mounting and use of piezoelectric cooling systems in devices
US20230422433A1 (en) * 2022-06-24 2023-12-28 Frore Systems Inc. Mems-based flow systems in waterproof devices

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4648807A (en) * 1985-05-14 1987-03-10 The Garrett Corporation Compact piezoelectric fluidic air supply pump
US4708600A (en) * 1986-02-24 1987-11-24 Abujudom Ii David N Piezoelectric fluid pumping apparatus
JP3106264B2 (ja) 1992-04-20 2000-11-06 本田技研工業株式会社 マイクロポンプ
SE508435C2 (sv) * 1993-02-23 1998-10-05 Erik Stemme Förträngningspump av membranpumptyp
CH689836A5 (fr) * 1994-01-14 1999-12-15 Westonbridge Int Ltd Micropompe.
JPH0842457A (ja) * 1994-07-27 1996-02-13 Aisin Seiki Co Ltd マイクロポンプ
DE19546570C1 (de) * 1995-12-13 1997-03-27 Inst Mikro Und Informationstec Fluidpumpe
US5914856A (en) * 1997-07-23 1999-06-22 Litton Systems, Inc. Diaphragm pumped air cooled planar heat exchanger
US6368079B2 (en) * 1998-12-23 2002-04-09 Battelle Pulmonary Therapeutics, Inc. Piezoelectric micropump
JP2002322986A (ja) 2001-02-21 2002-11-08 Seiko Epson Corp ポンプ
TW558611B (en) * 2001-07-18 2003-10-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Small pump, cooling system and portable equipment
JP3928398B2 (ja) * 2001-10-10 2007-06-13 ミツミ電機株式会社 小型ポンプ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008004147A1 (de) * 2008-01-14 2009-07-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Mikropumpe und Verfahren zum Pumpen eines Fluids
DE102008038549A1 (de) * 2008-08-20 2010-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Erzeugung eines Luftstroms mittels Ultraschall

Also Published As

Publication number Publication date
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US7553135B2 (en) 2009-06-30

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